CN220262614U - 燃料电池汽车热管理系统及燃料电池汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于燃料电池热管理技术领域，公开了一种燃料电池汽车热管理系统及燃料电池汽车。该燃料电池汽车热管理系统包括燃料电池冷却模块、散热模块、换热器、冷却液泵、冷却液加热器和空调系统；燃料电池冷却模块用于对燃料电池电堆换热；散热模块、换热器与冷却液泵依次连通设置于燃料电池冷却模块的出口与燃料电池冷却模块的进口之间的回路；冷却液加热器并联于冷却液泵；空调系统与换热器热交换连接并用于汽车驾驶舱的换热。该燃料电池汽车热管理系统能够使得燃料电池冷却液管路与空调系统的水路相互交换热量，提高能量利用效率，提高燃料电池冷却模块的散热能力，并且还能够降低整体能耗。

Description

燃料电池汽车热管理系统及燃料电池汽车

技术领域

本实用新型涉及燃料电池热管理技术领域，尤其涉及一种燃料电池汽车热管理系统及燃料电池汽车。

背景技术

燃料电池热管理系统负责燃料电池热管理的实施，包括水罐、冷却液旁通阀、压力传感器、温度传感器、风机散热器、冷却液加热器、冷却液泵等部件。冷却液泵带动冷却液流动，旁通阀和电堆将冷却液管路分成两个循环，与风机散热器串联的一路是大循环冷却回路，另一路为小循环冷却回路，旁通阀分配大循环和小循环冷却液流量，风机散热器是燃料电池主要散热部件。低温启动电堆时旁通阀关闭，进入电堆的冷却液主要在小循环中流动，加热器产生热量，可以让电堆快速达到最佳工作温度；达到指定温度后，加热器停止工作。由于电堆运行时会产生热量，通过调节旁通阀开度，让部分冷却液进入大循环，通过控制风扇散热能力，使电堆始终工作在最佳温度区间。

同时，汽车自身的空调加热器、空调暖风等设备一般由整车系统控制，在得到加热指令后，空调加热器、水泵、暖风开启，通过空调温度传感器控制加热功率，使其工作在设定温度下。现有技术中，汽车的空调系统与燃料电池热管理系统是互相独立运行的，燃料电池电堆产生的热量无法被空调系统所利用，空调系统也无法为电堆的冷却或启动前的预热加热提供帮助，造成整车的能耗增加。

因此，亟需提供一种新型的燃料电池汽车热管理系统，从而解决现有技术中所存在的上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池汽车热管理系统，能够使得燃料电池冷却液管路与空调系统的水路相互交换热量，提高能量利用效率，提高燃料电池冷却模块的散热能力，并且还能够降低整体能耗。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

该燃料电池汽车热管理系统包括燃料电池冷却模块、散热模块、换热器、冷却液泵、冷却液加热器和空调系统；上述燃料电池冷却模块用于对燃料电池电堆换热；上述散热模块、上述换热器与上述冷却液泵依次连通设置于上述燃料电池冷却模块的出口与上述燃料电池冷却模块的进口之间的回路；上述冷却液加热器并联于上述冷却液泵，且上述冷却液加热器的进口连通于上述冷却液泵的出口，上述冷却液加热器的出口连通于上述冷却液泵的进口；上述空调系统与上述换热器热交换连接并用于汽车驾驶舱的换热。

可选地，上述燃料电池汽车热管理系统还包括冷却液分流器，上述冷却液分流器的进口连通于上述燃料电池冷却模块的出口，上述冷却液分流器的第一出口连通于上述散热模块的进口，上述冷却液分流器的第二出口连通于上述换热器的进口。

可选地，上述冷却液分流器包括旁通阀，上述第一出口的冷却液流量大于上述第二出口的冷却液流量。

可选地，上述燃料电池汽车热管理系统还包括燃料电池热管理控制单元，上述燃料电池热管理控制单元与上述冷却液分流器通讯连接。

可选地，上述燃料电池冷却模块的出口与上述冷却液分流器的进口之间的冷却液管路还设置有冷却液压力传感器和冷却液温度传感器。

可选地，上述燃料电池汽车热管理系统还包括冷却液容器，上述冷却液容器与上述散热模块的出口连通设置。

可选地，上述散热模块包括风机散热器。

可选地，上述换热器包括板式换热器。

可选地，上述空调系统包括空调暖风模块、空调水泵、空调加热器，上述空调加热器的出口连通于上述空调暖风模块的进口，上述空调暖风模块的出口连通有上述空调水泵的进口，上述空调水泵的出口与上述空调加热器之间的管路热交换连接于上述换热器。

本实用新型的另一个目的在于提供一种燃料电池汽车，该燃料电池汽车包括燃料电池电堆和如上述任一方案所述的燃料电池汽车热管理系统，上述燃料电池电堆与上述燃料电池冷却模块热交换连接。

有益效果：

本实用新型中的燃料电池热管理系统通过换热器使得燃料电池冷却模块的冷却液回路与空调系统进行换热，冷却液加热器并联于冷却液泵，使得冷却液加热器加热的冷却液流量循环进入与冷却液泵相连的冷却液回路，便于冷却液加热器准确调节进入燃料电池冷却模块的冷却液温度。并且，在低温环境下燃料电池电堆启动时，冷却液加热器和空调系统同时提供热量，使得燃料电池电堆更快地到达启动温度，缩短启动时间；而在燃料电池电堆正常运行时，冷却液回路通过换热器与空调系统进行换热，使得冷却液被空调系统冷却，提高热量的利用率，提高了燃料电池冷却模块的散热能力，降低了能耗，起到节能减排的作用。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的燃料电池汽车热管理系统的示意图。

图中：

10、燃料电池电堆；

100、燃料电池冷却模块；201、冷却液压力传感器；202、冷却液温度传感器；210、散热模块；220、换热器；230、冷却液泵；240、冷却液加热器；250、冷却液分流器；260、冷却液容器；

300、空调系统；310、空调暖风模块；320、空调水泵；330、空调加热器；340、空调温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种燃料电池汽车，该燃料电池汽车包括燃料电池电堆10和燃料电池汽车热管理系统，上述燃料电池电堆10与上述燃料电池冷却模块100热交换连接。现有的燃料电池汽车热管理系统仅通过冷却液对燃料电池电堆10进行换热，其与空调系统300是互相独立运行的，这就导致了燃料电池电堆10产生的热量无法被空调系统300所利用，空调系统300也无法为燃料电池电堆10的冷却或启动前的预热加热提供帮助，造成整车的能耗增加。因此，本实施例中的燃料电池汽车热管理系统与空调系统300进行了集成，使得燃料电池汽车热管理系统能够使得燃料电池冷却液管路与空调系统300的水路相互交换热量，提高能量利用效率，提高燃料电池冷却模块100的散热能力，并且还能够降低整体能耗。

具体而言，请参考图1，该燃料电池汽车热管理系统包括燃料电池冷却模块100、散热模块210、换热器220、冷却液泵230、冷却液加热器240和空调系统300；上述燃料电池冷却模块100用于对燃料电池电堆10换热；上述散热模块210、上述换热器220与上述冷却液泵230依次连通设置于上述燃料电池冷却模块100的出口与上述燃料电池冷却模块100的进口之间的回路；上述冷却液加热器240并联于上述冷却液泵230，且上述冷却液加热器240的进口连通于上述冷却液泵230的出口，上述冷却液加热器240的出口连通于上述冷却液泵230的进口；上述空调系统300与上述换热器220热交换连接并用于汽车驾驶舱的换热。

本实施例中的燃料电池热管理系统通过换热器220使得燃料电池冷却模块100的冷却液回路与空调系统300进行换热，冷却液加热器240并联于冷却液泵230，使得冷却液加热器240加热的冷却液流量循环进入与冷却液泵230相连的冷却液回路，便于冷却液加热器240准确调节进入燃料电池冷却模块100的冷却液温度。并且，在低温环境下燃料电池电堆10启动时，冷却液加热器240和空调系统300同时提供热量，使得燃料电池电堆10更快地到达启动温度，缩短启动时间；而在燃料电池电堆10正常运行时，冷却液回路通过换热器220与空调系统300进行换热，使得冷却液被空调系统300冷却，提高热量的利用率，提高了燃料电池冷却模块100的散热能力，降低了能耗，起到节能减排的作用。

进一步地，上述燃料电池汽车热管理系统还包括冷却液分流器250，上述冷却液分流器250的进口连通于上述燃料电池冷却模块100的出口，上述冷却液分流器250的第一出口连通于上述散热模块210的进口，上述冷却液分流器250的第二出口连通于上述换热器220的进口。该冷却液分流器250用于对燃料电池冷却模块100的出口流量进行调节，在燃料电池电堆10启动时，仅有第二出口开通，第一出口关闭，仅通过第二出口的冷却液进入燃料电池冷却模块100，冷却液加热器240产生的热量可快速加热燃料电池电堆10；而在燃料电池电堆10正常工作时，冷却液加热器240关闭，燃料电池冷却模块100的出口流量通过冷却液分流器250后大部分进入散热模块210，通过散热模块210的散热能力使得燃料电池电堆10始终工作在最佳温度区间。

可选地，上述冷却液分流器250包括旁通阀(未图示)，上述第一出口的冷却液流量大于上述第二出口的冷却液流量。旁通阀结构简单，并且是现有的工业产品，便于采购、成本低廉。第一出口的冷却液流量大于第二出口的冷却液流量，使得燃料电池电堆10正常工作时，第一出口的冷却液流量足够去冷却燃料电池电堆10。

作为优选的实施例，上述燃料电池汽车热管理系统还包括燃料电池热管理控制单元(图中未示出)，上述燃料电池热管理控制单元与上述冷却液分流器250通讯连接。本实施例中的燃料电池热管理控制单元与冷却液分流器250通讯连接，还能用于控制冷却液分流器250，从而实现冷却液分流器250的出口流量的调节，适用于燃料电池汽车所处环境温度低于-30℃时，燃料电池电堆10冷启动和运行时燃料电池冷却模块100的控制逻辑。

进一步地，上述燃料电池冷却模块100的出口与上述冷却液分流器250的进口之间的冷却液管路还设置有冷却液压力传感器201和冷却液温度传感器202。传感器的设置便于对燃料电池冷却模块100的出口的冷却液进行检测，从而调节冷却液的温度和压力，使得燃料电池冷却模块100始终能够进行良好的散热，使得燃料电池电堆10始终处于最佳工作温度范围内。

请继续参考图1，可选地，上述燃料电池汽车热管理系统还包括冷却液容器260，上述冷却液容器260与上述散热模块210的出口连通设置。冷却液容器260为燃料电池冷却模块100的冷却液回路提供冷却液，从而调节冷却液流量，能够用于容纳回路中冷却液产生的膨胀量，还起到为冷却液回路进行定压与补水的作用。

进一步地，上述散热模块210包括风机散热器。并且上述换热器220包括板式换热器220。风机散热器和板式换热器220均为本领域的常规设置，并且为成熟的工业产品，具有采购方便、成本低廉的优点。

在本实施例中，上述空调系统300包括空调暖风模块310、空调水泵320、空调加热器330，上述空调加热器330的出口连通于上述空调暖风模块310的进口，上述空调暖风模块310的出口连通有上述空调水泵320的进口，上述空调水泵320的出口与上述空调加热器330的进口之间的管路热交换连接于上述换热器220。进一步地，水泵与空调暖风模块310之间的管路设置有空调温度传感器340，此处不再赘述。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.燃料电池汽车热管理系统，其特征在于，包括：

燃料电池冷却模块(100)，所述燃料电池冷却模块(100)用于对燃料电池电堆(10)换热；

散热模块(210)、换热器(220)和冷却液泵(230)，所述散热模块(210)、所述换热器(220)与所述冷却液泵(230)依次连通设置于所述燃料电池冷却模块(100)的出口与所述燃料电池冷却模块(100)的进口之间的回路；

冷却液加热器(240)，所述冷却液加热器(240)并联于所述冷却液泵(230)，且所述冷却液加热器(240)的进口连通于所述冷却液泵(230)的出口，所述冷却液加热器(240)的出口连通于所述冷却液泵(230)的进口；

空调系统(300)，所述空调系统(300)与所述换热器(220)热交换连接并用于汽车驾驶舱的换热。

2.根据权利要求1所述的燃料电池汽车热管理系统，其特征在于，所述燃料电池汽车热管理系统还包括冷却液分流器(250)，所述冷却液分流器(250)的进口连通于所述燃料电池冷却模块(100)的出口，所述冷却液分流器(250)的第一出口连通于所述散热模块(210)的进口，所述冷却液分流器(250)的第二出口连通于所述换热器(220)的进口。

3.根据权利要求2所述的燃料电池汽车热管理系统，其特征在于，所述冷却液分流器(250)包括旁通阀，所述第一出口的冷却液流量大于所述第二出口的冷却液流量。

4.根据权利要求2所述的燃料电池汽车热管理系统，其特征在于，所述燃料电池汽车热管理系统还包括燃料电池热管理控制单元，所述燃料电池热管理控制单元与所述冷却液分流器(250)通讯连接。

5.根据权利要求2所述的燃料电池汽车热管理系统，其特征在于，所述燃料电池冷却模块(100)的出口与所述冷却液分流器(250)的进口之间的冷却液管路还设置有冷却液压力传感器(201)和冷却液温度传感器(202)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的燃料电池汽车热管理系统，其特征在于，所述燃料电池汽车热管理系统还包括冷却液容器(260)，所述冷却液容器(260)与所述散热模块(210)的出口连通设置。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的燃料电池汽车热管理系统，其特征在于，所述散热模块(210)包括风机散热器。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的燃料电池汽车热管理系统，其特征在于，所述换热器(220)包括板式换热器(220)。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的燃料电池汽车热管理系统，其特征在于，所述空调系统(300)包括空调暖风模块(310)、空调水泵(320)、空调加热器(330)，所述空调加热器(330)的出口连通于所述空调暖风模块(310)的进口，所述空调暖风模块(310)的出口连通有所述空调水泵(320)的进口，所述空调水泵(320)的出口与所述空调加热器(330)的进口之间的管路热交换连接于所述换热器(220)。

10.燃料电池汽车，其特征在于，包括燃料电池电堆(10)和如权利要求1-9中任一项所述的燃料电池汽车热管理系统，所述燃料电池电堆(10)与所述燃料电池冷却模块(100)热交换连接。